本實(shí)用新型涉及安全報(bào)警技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種森林防火預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

森林是地球上的寶貴資源。森林在調(diào)節(jié)氣候、保持水土等方面起著重大的無(wú)法替代的作用。每一片森林的形成都要?dú)v經(jīng)數(shù)十年甚至數(shù)百年。在我國(guó)由于過(guò)度開(kāi)發(fā)，森林面積已在不斷減少。但由于人為或自然的原因發(fā)生的森林火災(zāi)，卻會(huì)燒毀大面積的森林。為了保護(hù)寶貴的森林，避免發(fā)生森林大火，各地都加強(qiáng)了對(duì)森林的管理，其中最主要的措施之一就是建立高效的森林防火預(yù)警系統(tǒng)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)火警險(xiǎn)情及時(shí)處理，防患于未然，防止大火蔓延破壞寶貴的森林資源。

現(xiàn)有使用溫度傳感器和煙霧傳感器的火情探測(cè)系統(tǒng)，傳感器識(shí)別半徑小，大面積的森林就需要布置大量的探測(cè)終端，系統(tǒng)建設(shè)的成本高。為了克服基于傳感器的火情探測(cè)系統(tǒng)所存在的識(shí)別半徑小的不足，而出現(xiàn)了使用監(jiān)控?cái)z像頭的火情探測(cè)系統(tǒng)，需要在被監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)部署監(jiān)控?cái)z像頭，識(shí)別半徑大，監(jiān)控?cái)z像頭與監(jiān)控中心之間的通訊一直保持常連接狀態(tài)，這樣圖像才能做到實(shí)時(shí)回傳到監(jiān)控中心進(jìn)行實(shí)時(shí)分析判別。在監(jiān)控中心，無(wú)論是通過(guò)人眼觀察還是利用計(jì)算機(jī)圖像自動(dòng)識(shí)別來(lái)進(jìn)行火情監(jiān)測(cè)判別，都需要每一路現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控?cái)z像頭實(shí)時(shí)不間斷的把視頻圖像傳回，這樣才能做到及時(shí)判別及時(shí)預(yù)警。于是當(dāng)被監(jiān)控的森林現(xiàn)場(chǎng)部署有相當(dāng)多個(gè)監(jiān)控?cái)z像頭的情況下，多路監(jiān)控?cái)z像頭都需要向監(jiān)控中心同時(shí)實(shí)時(shí)回傳視頻圖像數(shù)據(jù)，于是無(wú)論是采用有線還是無(wú)線傳輸連接方式都會(huì)受限于傳輸帶寬或傳輸信道數(shù)量的限制，而不得不減少監(jiān)控?cái)z像頭的數(shù)量或是增加多個(gè)監(jiān)控中心對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。而倘若想通過(guò)諸如減小每個(gè)監(jiān)控?cái)z像頭的視頻分辨率或是進(jìn)行視頻壓縮編碼等措施來(lái)降低回傳的視頻圖像的質(zhì)量，從而降低對(duì)傳輸帶寬或信道數(shù)量的要求，那么會(huì)造成監(jiān)控中心的識(shí)別率大大降低，系統(tǒng)效果就大打折扣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有火情探測(cè)系統(tǒng)傳輸所需占用帶寬大和監(jiān)控中心數(shù)據(jù)處理負(fù)擔(dān)過(guò)重的問(wèn)題，提供一種森林防火預(yù)警系統(tǒng)。

為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

森林防火預(yù)警系統(tǒng)，由監(jiān)控中心和至少一個(gè)監(jiān)測(cè)站組成；每個(gè)監(jiān)測(cè)包括監(jiān)控?cái)z像頭、前置圖像處理機(jī)和通訊模塊；監(jiān)控?cái)z像頭的輸出端與前置圖像處理機(jī)的輸入端連接，前置圖像處理機(jī)的輸出端連接通訊模塊；通訊模塊與監(jiān)控中心連接。

上述方案中，通信模塊通過(guò)無(wú)線方式與監(jiān)控中心連接。

上述方案中，通訊模塊為移動(dòng)通訊模塊。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型通過(guò)在監(jiān)測(cè)站增設(shè)一個(gè)前置圖像處理機(jī)來(lái)對(duì)監(jiān)控?cái)z像頭所采集到的圖像進(jìn)行預(yù)判，當(dāng)某監(jiān)測(cè)站預(yù)判出現(xiàn)火情時(shí)，開(kāi)啟通訊模塊，該監(jiān)測(cè)站發(fā)出信號(hào)至監(jiān)控中心，而當(dāng)某監(jiān)測(cè)站預(yù)判未出現(xiàn)火情時(shí)，關(guān)閉通信模塊，該監(jiān)測(cè)站通信中斷；本實(shí)用新型能夠解決現(xiàn)有火情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)站與監(jiān)控中心之間需要始終保持通信，而導(dǎo)致實(shí)時(shí)傳輸所需占用帶寬大、頻譜利用率低、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備功耗高、監(jiān)控中心硬件配置投入高且數(shù)據(jù)處理負(fù)擔(dān)過(guò)重等問(wèn)題，能夠在保證火災(zāi)識(shí)別率不降低和避免監(jiān)控中心接收視頻圖像數(shù)據(jù)帶寬擁堵的情況下，實(shí)現(xiàn)森林防火預(yù)警。

附圖說(shuō)明

圖1為一種森林防火預(yù)警系統(tǒng)的原理框圖。

具體實(shí)施方式

一種森林防火預(yù)警系統(tǒng)，如圖1所示，主要由監(jiān)控中心和至少一個(gè)監(jiān)測(cè)站組成。每個(gè)監(jiān)測(cè)包括監(jiān)控?cái)z像頭、前置圖像處理機(jī)和通訊模塊。監(jiān)控?cái)z像頭的輸出端與前置圖像處理機(jī)的輸入端連接，前置圖像處理機(jī)的輸出端連接通訊模塊。通訊模塊與監(jiān)控中心連接。

監(jiān)控?cái)z像頭部署在被監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)，用于對(duì)周?chē)h(huán)境進(jìn)行圖像采集。監(jiān)控?cái)z像頭可以采用固定拍攝方式，此時(shí)監(jiān)控?cái)z像頭固定朝向一個(gè)特定的方向，針對(duì)某個(gè)特定的監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行固定監(jiān)控；也可以采用巡回拍攝方式，此時(shí)監(jiān)控?cái)z像頭以固定點(diǎn)為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)朝向不同的方向，針對(duì)監(jiān)控點(diǎn)四周環(huán)境進(jìn)行巡回監(jiān)控。

前置圖像處理機(jī)用于對(duì)監(jiān)控?cái)z像頭所采集到的圖像進(jìn)行自動(dòng)圖像識(shí)別分析，并根據(jù)圖像識(shí)別的結(jié)果控制通訊模塊的工作狀態(tài)。自動(dòng)圖像識(shí)別分析采用現(xiàn)有技術(shù)已知的圖像識(shí)別方法，對(duì)監(jiān)控?cái)z像頭所采集的圖像進(jìn)行處理，并自動(dòng)判斷是否出現(xiàn)火情。當(dāng)某監(jiān)測(cè)站預(yù)判出現(xiàn)火情時(shí)，開(kāi)啟通訊模塊，該監(jiān)測(cè)站發(fā)出信號(hào)至監(jiān)控中心，而當(dāng)某監(jiān)測(cè)站預(yù)判未出現(xiàn)火情時(shí)，關(guān)閉通信模塊，該監(jiān)測(cè)站通信中斷。

通訊模塊用于實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)站與監(jiān)控中心之間的通信。通訊模塊與監(jiān)控中心之間可以通過(guò)有線或無(wú)線方式實(shí)現(xiàn)連接。但考慮到森林荒蕪且地形復(fù)雜給布線所帶來(lái)的麻煩，在本實(shí)用新型中，通信模塊通過(guò)無(wú)線方式與監(jiān)控中心連接。所采用的無(wú)線連接方式，可以選用如WIFI或RF等通訊模塊構(gòu)成短距離的無(wú)線通信方式，也可以是選用如GPRS、GSM、3G或4G等基于運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)通訊模塊構(gòu)成長(zhǎng)距離的無(wú)線通信方式。由于選用短距離無(wú)線連接方式需要布置較多的監(jiān)控中心，為此，在本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中，選用的是長(zhǎng)距離的無(wú)線通信方式，以實(shí)現(xiàn)大區(qū)域的統(tǒng)一監(jiān)控。

監(jiān)控中心用于接收監(jiān)控站返回的報(bào)警信號(hào)。由于監(jiān)控站的前置圖像處理機(jī)對(duì)圖像已經(jīng)進(jìn)行了預(yù)判，所以監(jiān)控站返回的可以僅是報(bào)警信號(hào)，而非圖像信號(hào)，因此監(jiān)控中心不需要配備服務(wù)器對(duì)傳回的視頻圖像碼流進(jìn)行分析識(shí)別，只需接收告警信號(hào)和顯示告警點(diǎn)的視頻圖像即可。這樣不僅可以大大減少信號(hào)傳輸所占用的帶寬，降低信號(hào)傳輸費(fèi)用，而且可以簡(jiǎn)化監(jiān)控中心硬件配置，降低監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)處理負(fù)擔(dān)。

某處森林防火工程需要在50個(gè)不同地理位置安裝監(jiān)控?cái)z像頭，且每個(gè)地理位置點(diǎn)架設(shè)1個(gè)監(jiān)控?cái)z像頭，編號(hào)為ID 01～I(xiàn)D 50，每個(gè)監(jiān)控?cái)z像頭輸出視頻圖像碼流速率設(shè)置為4Mbps，每個(gè)監(jiān)控?cái)z像頭通過(guò)通訊模塊向監(jiān)控中心傳送視頻圖像數(shù)據(jù)時(shí)占用無(wú)線傳輸通道帶寬為2MHz(比如QAM調(diào)制方式)。

按照傳統(tǒng)方式組網(wǎng)，50個(gè)攝像頭總共占用50路無(wú)線傳輸通道，總通道帶寬為2MHz×50＝100MHz，即在不考慮預(yù)留無(wú)線信道頻率保護(hù)間隔的情況下至少占用100MHz的傳輸帶寬，比如規(guī)劃使用400MHz～500MHz范圍內(nèi)的UHF頻段資源。而監(jiān)控中心需要同時(shí)處理的視頻圖像的碼流速率為4Mbps×50＝200Mbps，若監(jiān)控中心的每臺(tái)服務(wù)器的實(shí)時(shí)碼流處理能力為20Mbps，則需要至少10臺(tái)服務(wù)器設(shè)備。

若使用本系統(tǒng)，即基于圖像識(shí)別鏈路激活技術(shù)的森林防火預(yù)警系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)依舊保留50個(gè)監(jiān)控?cái)z像頭和通訊模塊，增加低成本的前置圖像處理機(jī)，但無(wú)線傳輸通道帶寬只需保留1路，即總通道帶寬為2MHz×1＝2MHz，且監(jiān)控中心不需要配備服務(wù)器對(duì)傳回的視頻圖像碼流進(jìn)行分析識(shí)別，只需接收告警信號(hào)和顯示告警點(diǎn)的視頻圖像即可。

絕大多數(shù)情況下森林被監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)處于無(wú)火情狀態(tài)，監(jiān)控?cái)z像頭采集到的視頻圖像數(shù)據(jù)只傳輸給前置圖像處理機(jī)作自動(dòng)圖像識(shí)別分析，通訊模塊處于靜默休眠狀態(tài)(休眠模式功耗極低)，監(jiān)控中心服務(wù)器也處于待機(jī)狀態(tài)。如附圖所示，當(dāng)ID02監(jiān)控點(diǎn)發(fā)生火情，被前置圖像處理機(jī)識(shí)別發(fā)現(xiàn)，于是前置圖像處理機(jī)激活通訊模塊，通訊模塊向監(jiān)控中心發(fā)起傳輸請(qǐng)求，將站點(diǎn)編號(hào)(即ID02)和火災(zāi)告警信號(hào)發(fā)送給監(jiān)控中心，并同時(shí)將ID02監(jiān)控點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻圖像傳輸給監(jiān)控中心。

即使此處森林是火災(zāi)高發(fā)區(qū)域，那么可以多保留幾路無(wú)線傳輸通道所需頻段，如上述案例中保留2路或3路無(wú)線傳輸通道，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)2～3處同時(shí)發(fā)生火災(zāi)時(shí)對(duì)應(yīng)監(jiān)控點(diǎn)可同時(shí)向監(jiān)控中心回傳視頻圖像。綜上所述，本系統(tǒng)所需占用的無(wú)線傳輸頻譜資源和監(jiān)控中心處理能力將大大降低。